Khu vực VQG Hoàng Liên nằm sát chí tuyến trong vành đai Á nhiệt đới Bắc bán cầu, có khí hậu ôn đới lạnh với hai mùa điển hình

Khu vực VQG Hoàng Liên có địa hình đặc trưng của miền núi phía Bắc, thuộc dãy núi Hoàng Liên, là phần cuối của dãy núi Ai Lao, đoạn tận cùng phía Đông Nam của dãy núi Himalaya kéo dài.

Theo các tài liệu nghiên cứu cho thấy, hệ thực vật Phan Xi Păng mang đặc trưng các yếu tố thực vật á nhiệt đới và ôn đới, của 3 luồng thực vật là Vân Nam – Hymalaya, Bắc Việt Nam – Nam Trung Hoa và luồng thực vật Ấn Độ Malaixya